新型汽車燈具防霧設計探討

摘 要：根據物理原理空氣中含有的水蒸氣在遇冷的條件下，會在汽車的燈具上形成一層霧氣，無論是汽車的外觀還是在夜間行駛時車燈的照明方面都會受到較大的影響。如果在汽車的燈具設計上使用熱設計概念，并且根據汽車燈具的內部起霧原理和產生的影響進行設計分析，將大大減少燈具起霧現象。本文對汽車燈具起霧因素進行分析，對于新型汽車燈具設計優化措施進行探討。

關鍵詞：汽車燈具 防霧設計 實施措施

中圖分類號：U463.65 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0054-01

隨著城市交通的日益發達，汽車相關制造業也逐漸成熟，尤其是汽車燈具的設計和制造工藝，燈具制造的質量檔次都有了很大的提高。近幾十年的汽車燈具的發展歷程中，對于燈具的起霧現象的解決措施的研究依然是設計專家長期努力的對象。根據物理原理，燈具中存在水蒸氣，當空氣含有的水蒸氣在遇冷的條件下，會在汽車的燈具上形成一層霧氣，罩在燈具的表面，無論是汽車的外觀還是在夜間行駛時車燈的照明方面都會有較大的影響。

1 概述

汽車燈具的霧珠的形成原因是燈具體內的內積水造成的，伴隨著燈具的起霧，同樣存在的問題是二次起霧現象，出現這種狀況會嚴重縮減燈具的使用壽命。不但如此，在汽車燈具的起霧原理中涉及的知識面廣闊，其中包括：熱流動、材料和結構的設計、傳導等，但是由于技術和經驗的不足，導致在過去的汽車燈具設計中大量使用的是光學設計，主要是以燈具使用中的內部對流場和溫度場的基礎之上進行設計分析，但是燈具的熱設計仍然有很多的發展空間，同時這個也是導致燈具起霧的重要原因，還需要進一步的研究設計，來避免燈具的嚴重起霧現象。

2 汽車燈具起霧的基本條件

2.1 燈具中內含水蒸氣

在汽車燈具內含水蒸氣的產生原因主要有：第一，燈具的周圍的外界環境的水蒸氣的流入。第二，由于燈具在正常照明時產生的熱量導致內部積水的蒸發所形成的水蒸氣。

如果是第一個原因造成的燈具起霧：也就是燈具內本身沒有積水，是周圍的環境形成的空氣中的水蒸氣，遇到冷空氣引起的起霧。原理是由于燈具的原始狀態是溫度高、濕度也高的環境，燈具內部的空氣濕度也很大。環境溫度的下降導致的燈具中的水蒸氣不能夠及時的排除，含量很高，則會引起燈具中的某些部位溫度低于正常的當地水蒸氣的凝結的溫度情況，這時候燈具就會出現起霧現象。

但是，最普遍的起霧形成原因是燈具內部的積水蒸發。燈具在照明時溫度會升高，主要進行的是光輻射與自然對流之間的熱轉換，燈具內部積水會蒸發，空氣中的高溫區濕度較大，這時水蒸氣進行對流與擴散到燈具整體。燈具在局部受熱的基礎條件下，溫度低的燈具內部和高溫空氣流相遇，就會形成霧。

2.2 燈具局部溫度環境低于水蒸氣的凝結溫度

燈具某個部位的溫度偏低，會造成燈具在照明導致的燈具內的輻射和熱源交換，以及自然對流的能量交換的不平等，燈具也會出現溫度的分布不均勻。

2.3 燈具內有霧氣凝結點

燈具內有霧氣凝結點會造成大面積的燈具起霧。由于燈具內部空氣中凝結點相對較少，水蒸氣的凝結環境不充分。但是在燈具內部的各種零件的表面是不平整的，既可以吸附內外部的水蒸氣，而且還提供了水蒸氣凝結的核心環境，在原始較小液滴的逐漸增大后，水蒸氣就會在不平整的燈具內部零件表面形成液滴，長時間的擴散就會形成霧。

根據以上三種燈具起霧的原因，綜合性分析推出燈具起霧的準則，如下公式：

其中，公式中的R為燈具中液滴的半徑；σ為液滴的表面張力；Ts為水蒸氣飽和溫度；hLG為汽化潛熱；ρL為液滴的自身密度；TL為液滴環境溫度。

3 燈具起霧的環境因素

燈具內濃度場的存在環境主要是溫度場與對流場，燈具內部溫度的不均勻性，溫度就會偏低，對流的強度就會消減，起霧的形成空間就會增大。

3.1 燈具內溫度場

燈具內溫度場的分布環境是燈具起霧最重要的影響因素，經過實驗驗證，燈具起霧部位基本上屬于溫度較低的區域。例如：燈具大燈的照相測量，根據觀察可以看出起霧的區域。一般溫度測量采用的是“熱電偶方法”，可以分析出燈具的溫度的分布特點是：燈具內的溫度的分布方式主要是以“輻射換熱”和“自然對流的換熱”結合。如果阻擋或者是削弱輻射，或在燈具的內部設計自然對流的死區，都會引起局部溫度的偏低，內部就會發生起霧。在燈具的溫度場設計上，應該盡量避免燈具安裝裝飾框，減少燈罩對于燈泡輻射能量的吸收，這樣的設計擴大了燈具空間加大了空氣對流速度和范圍，從而減少起霧的形成環境。

3.2 燈具內對流場

燈具內部流動的主要原因是溫度的不均勻造成。燈具的換氣設計，要根據車型進行燈具內部和外界空氣之間的氣流對換。由于燈具內部氣流的交換會直接作用于燈具內部溫度分布，燈具中的氣體對流可以將熱量對流到燈具的各個角落，燈具的整體溫度就會提高，并且提供了充足的蒸發空間。透氣的燈具設計，通過透氣的燈具內部的氣流交換，可以將燈具內部的水汽擴散到外部環境里，有效的降低了燈具起霧的發生概率。

3.3 燈具內濕度場

燈具內部的濕度場也是受溫度影響的，除此之外，汽車的燈具的工作形式是閃爍，這也會對燈具內部的濕度環境產生影響。在燈具的高濃度區域，會增加燈具濕度的范圍，引起多水環境下的燈具起霧。

4 汽車燈具的防霧應用

在汽車燈具的防霧設計有以下六個內容：第一，控制保證燈具內部濕度，燈具零部件，以及燈具生產的環境濕度保持在常規狀態下。第二，在汽車的燈具結構設計上，應該消除燈具的輻射及對流的死角區域。第三，在燈具的內部表面增強防霧涂層的噴涂工藝，改變燈具中水蒸氣的凝結方式，將凝結方式轉變為膜狀凝結。第四，對燈具的透氣孔的個數進行妥善的調整，改變位置和大小，盡量促進水汽的及時對流。第五，根據設計原理對燈具的反射鏡進行形狀與燈泡位置的調整，改變其輻射場的分布。第六，對于汽車燈具的密封性的增強，可以有效的減少水分的進入。

5 結語

汽車內部的起霧原因有很多類型，但是主要的影響因素包括：燈具內部結構的溫度場、流動場以及濃度場，通過對這三方面的控制調整，可以減少汽車燈具的起霧。所以，為了提高汽車燈具的產品的質量和性能，需要進行深刻的研究和分析，找出根本性的問題。

參考文獻

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